一种用于人体植入材料的分段涂层法的制作方法

本发明涉及一种分段涂层方法，具体涉及一种用于人体植入材料的分段涂层方法，该方法能够解决在人体植入材料的不同部位添加不同生长因子或满足不同的生理功能的需求。本方法属于生物材料领域，可广泛应用于组织修复材料的表面涂层。

背景技术：

生物植入材料的表面组分和形貌往往对材料的生物力学性能及其与宿主组织的生物相容性有很大的影响。针对生物植入材料及产品普遍存在的生物相容性方面的不足，研发了生物相容性优良、可应用于生物植入材料表面的涂层材料。是一种可应用于面向骨关节修复材料表面的有效涂层材料的关键制备技术。

传统单一金属材料以及高分子材料存在着生物相容性差、与组织结合不牢固、在体内生理因素作用下可能发生不良反应等缺点。原因在于成纤维细胞及滑膜细胞无法在关节腔表面生长并有效的包裹植入材料使得其诱导自体组织生长，并最终导致植入物的磨损和疲劳断裂，其脱落的颗粒引起滑膜炎等并发症。

目前在手术中普遍存在的问题，是移植物与宿主的骨结合能力差，无法达到生理愈合，导致手术失败率高。相比现有的医用材料表面单一涂层的模式，通过材料表面构建纳米级明胶/羟基磷灰石（HAp）、丝素等有机无机复合涂层，能够增强植入物在体内外的生物相容性并促进骨骼及软组织的生长，有效的降低了手术失败的风险。本发明针对人体关节部位不同的愈合要求对新型的植入材料进行分段涂层，进一步提高了植入物与骨界面的生物活性，提高了融合率，达到了更加理想的生物学融合效果。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，发明了一种用于人体植入材料的分段涂层方法。该方法针对临床生物植入材料及产品普遍存在的生物相容性问题，进一步改善了生物植入材料的表面组分和形貌，能够有效的提高组织相容性。是一种可应用于生物植入材料表面的有效涂层方法。

为实现这样的目的，本发明通过如下技术方案实现。

一种用于人体植入材料的分段涂层方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）丝素蛋白涂层制备方法

将一种聚合物生物植入材料浸于无水乙醇中30min，超声处理5min, 除去表面杂质，取出后用蒸馏水多次清洗以去除残留乙醇，超声3次，每次5min，然后置于60℃烘箱中烘干；

将丝素蛋白粉末溶解于三次蒸馏水中，使得其浓度为1wt%-4wt%，将上述聚合物生物植入材料浸没于该丝素溶液中，保持4℃，12h，取出于60℃烘箱中干燥，然后再将该材料置于无水乙醇中浸泡30min，取出后60℃烘箱干燥；

（2）明胶/HAp涂层

在50℃-60℃下，将明胶溶于去离子水中，质量浓度为2%-10%，磁力搅拌，待明胶完全溶解后，天平称量HAp，加入明胶溶液，使得HAp的终浓度为0.1-1wt%；

将要分段涂层的材料浸泡于氢氧化钠溶液中，2小时后取出，用大量蒸馏水清洗，直至pH值为中性，置于60℃烘箱干燥，得到表面带有羧基的聚合物材料；将该分段材料浸没于上述HAp溶液中，超声处理15分钟，缓慢的从溶液中提拉出来，40℃干燥保存；

将上述步骤排列组合即可得到同时具有丝素和HAp分段涂层的生物材料。

由于丝素蛋白具有优良的生物相容性、无毒、无刺激、无免疫原性和体内促细胞生长的作用。因此将其引入用于生物材料涂层。由于HAp是人和动物骨骼中主要的无机成分，具有诱导成骨细胞的功效，促进成骨分化、增殖及钙质沉积，从而加强新骨的形成。因此将该涂层引入生物材料中需要促骨形成的分段部位。

该方法针对临床生物植入材料及产品普遍存在的生物相容性问题，改善了生物植入材料的表面组分和形貌，能够有效的提高组织相容性。是一种可应用于生物植入材料表面的有效涂层方法。

本发明的优势在于：（1）相比传统医用材料表面的单一涂层方式，分段涂层结构能够针对不同人体部位，有效的增强植入物的生物相容性；（2）分段涂层能够进一步提高植入物与组织界面的生物活性，提高融合率，达到生物学融合；（3）制备方法简单易行，成本低廉，为产业化提供便利。

附图说明

图1为PET纤维表面的丝素涂层；

图2为PET纤维表面的明胶/羟基磷灰石涂层。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。

实施例1

1、丝素蛋白涂层制备方法

将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）材料浸于无水乙醇中30min，超声处理5min, 除去表面杂质，取出后用蒸馏水多次清洗以去除残留乙醇，超声3次，每次5min，然后置于60℃烘箱中烘干。

再将PET材料浸泡于氢氧化钠溶液中，2小时后取出，用大量蒸馏水清洗，直至pH值为中性，置于60℃烘箱干燥，得到表面带有羧基的PET材料。

将丝素蛋白粉末溶解于三次蒸馏水中，使得其浓度为2wt%。将上述PET生物植入材料浸没于该丝素溶液中，保持4℃，12h。取出于60℃烘箱中干燥。然后再将该材料置于无水乙醇中浸泡30min，取出后于60℃烘箱干燥。

2、明胶/HAp涂层

（1） 在50℃-60℃下，将明胶溶于去离子水中，质量浓度为5wt%，磁力搅拌，待明胶完全溶解后，天平称量HAp，加入明胶溶液，使得HAp的终浓度为0.12wt%

（2）将1中已经完成丝素涂层的材料，其中需要分段涂层的部分材料浸没于2（1）的HAp溶液中，超声处理15分钟，缓慢的从溶液中提拉出来，40℃干燥保存。

得到同时具有丝素和HAp分段涂层的生物材料。

实施例2

1、丝素蛋白涂层制备方法

将聚乙烯（PE）材料浸于无水乙醇中30min，超声处理5min, 除去表面杂质，取出后用蒸馏水多次清洗以去除残留乙醇，超声3次，每次5min，然后置于60℃烘箱中烘干。

再将PE材料浸泡于氢氧化钠溶液中，2小时后取出，用大量蒸馏水清洗，直至pH值为中性，置于60℃烘箱干燥，得到表面带有羧基的PE材料。

将丝素蛋白粉末溶解于三次蒸馏水中，使得其浓度为3wt%。将上述PE生物植入材料浸没于该丝素溶液中，保持4℃，12h。取出于60℃烘箱中干燥。然后再将该材料置于无水乙醇中浸泡30min，取出后60℃烘箱干燥。

2、明胶/HAp涂层

（1） 在50℃-60℃下，将明胶溶于去离子水中，质量浓度为2%，磁力搅拌，待明胶完全溶解后，天平称量HAp，加入明胶溶液，使得HAp的终浓度为0.2wt%

（2）将1中已经完成丝素涂层的材料，其中需要分段涂层的部分材料浸没于2（1）的HAp溶液中，超声处理15分钟，缓慢的从溶液中提拉出来，40℃干燥保存。

得到同时具有丝素和HAp分段涂层的生物材料。

实施例3

1、丝素蛋白涂层制备方法

将聚丙烯（PP）材料浸于无水乙醇中30min，超声处理5min, 除去表面杂质，取出后用蒸馏水多次清洗以去除残留乙醇，超声3次，每次5min，然后置于60℃烘箱中烘干。

再将PP材料浸泡于氢氧化钠溶液中，2小时后取出，用大量蒸馏水清洗，直至pH值为中性，置于60℃烘箱干燥，得到表面带有羧基的PP材料。

将丝素蛋白粉末溶解于三次蒸馏水中，使得其浓度为4wt%。将上述PP生物植入材料浸没于该丝素溶液中，保持4℃，12h。取出于60℃烘箱中干燥。然后再将该材料置于无水乙醇中浸泡30min，取出后60℃烘箱干燥。

2、明胶/HAp涂层

（1） 在50℃-60℃下，将明胶溶于去离子水中，质量浓度为8%，磁力搅拌，待明胶完全溶解后，天平称量HAp，加入明胶溶液，使得HAp的终浓度为0.3wt%。

（2）将1中已经完成丝素涂层的材料，其中需要分段涂层的部分材料浸没于2（1）的HAp溶液中，超声处理15分钟，缓慢的从溶液中提拉出来，40℃干燥保存。

得到同时具有丝素和HAp分段涂层的生物材料。